Shunkai, ordinateur quantique japonais à atomes neutres

Selon Live Science, des chercheurs japonais ont mis en service Shunkai, un ordinateur quantique complet à atomes neutres, et prévoient de porter le système à 10 000 qubits d'ici mars 2031. Shunkai est présenté comme le premier système complet de ce type au Japon : il réunit logiciels, couches de contrôle et matériel pour accepter les entrées des utilisateurs et fournir des résultats.

Cette conception intégrée doit rendre la machine immédiatement plus exploitable dans les environnements de recherche. En théorie, l'intégration des logiciels et des couches de contrôle permet aux chercheurs d'exécuter des expériences et des algorithmes sans devoir assembler des infrastructures de pilotage distinctes. L'équipe de Shunkai indique qu'elle ouvrira l'accès à des utilisateurs externes et à d'autres chercheurs au cours des prochaines années.

Kenji Omori, chef de projet et professeur de sciences photomoléculaires à l'Institut des sciences moléculaires, a déclaré que l'utilisation de Shunkai par les chercheurs pourrait avoir des retombées pour l'industrie, le monde universitaire et les administrations publiques du monde entier. L'équipe de développement prévoit également d'intégrer Shunkai à un centre partagé de calcul intensif existant et de construire une installation de traitement hybride baptisée centre quantique-GPU.

Comment Shunkai s'inscrit dans le paysage quantique actuel

Les ordinateurs quantiques obéissent aux lois de la physique quantique plutôt qu'aux règles de l'informatique classique. Leurs unités fondamentales d'information sont les qubits, qui peuvent prendre la forme de circuits supraconducteurs, d'ions piégés ou de photons. Les qubits peuvent être dans l'état 1, l'état 0 ou dans une superposition de ces deux états, une propriété à la base du traitement quantique.

Les qubits sont extrêmement fragiles. De petites perturbations environnementales peuvent les déstabiliser ou effacer les informations qu'ils contiennent, ce qui fait de la précision un enjeu majeur. Les taux d'erreur des qubits seraient de l'ordre d'une erreur pour mille opérations, tandis que les bits de l'informatique classique affichent généralement des taux d'erreur d'environ une erreur pour un milliard ou mille milliards d'opérations. Une grande partie des recherches actuelles se concentre sur la correction d'erreurs quantiques, qui introduit de la redondance dans l'encodage des informations entre les qubits afin de réduire le risque que de petites erreurs compromettent un calcul entier.

La stratégie générale du secteur consiste d'abord à concevoir des qubits de meilleure qualité, puis à en augmenter le nombre au sein d'un système, afin que les machines quantiques puissent à terme rivaliser avec les supercalculateurs classiques les plus rapides.

Shunkai, nommé en l'honneur de l'astronome japonais du XVIIe siècle Harumi Shibukawa, répond à certaines de ces contraintes en utilisant des atomes neutres comme qubits plutôt que des circuits supraconducteurs ultrafroids. Les atomes neutres sont piégés et maintenus en place grâce à des pinces optiques, une technique qui permet d'organiser et de manipuler des atomes individuels à l'aide de faisceaux laser étroitement focalisés.